多媒体计算机系统的组成.pptx

多媒体计算机技术鲁宏伟第1页第二章多媒体计算机系统组成概述惯用I/O设备输入设备输出设备通信设备存放设备USB设备数字摄像设备 思索题第2页多媒体计算机系统硬件环境第3页第4页第5页输输入入设备设备鼠标器手写板磁卡设备IC卡设备条码设备图像扫描仪数字化仪触摸屏视频捕捉卡第6页鼠标器鼠标(mouse)是随图形用户接口(GUI)普及而流行起来一个点输入设备。鼠标是一个串行点设备。依据制造原理和解码方式，可分为机械鼠标和光学鼠标等。鼠标主要性能指标以下：分辨率 与计算机接口 第7页手写板 使用键盘输入汉字是电脑在我国广泛普及障碍之一，而汉字手写输入设备出现使得克服这一障碍有了希望。比如汉王笔，主要由一块手写板和一支笔组成。使用时可直接连到串口上。汉王笔可识别1300多个简繁体字、识别率达98。另外，现在还涌现了许多其它品牌产品。第8页磁卡设备磁卡是一个识别卡。通常是在一块方形材料上粘贴上一条磁条或者涂上一定面积磁性材料，用来统计作为标识数据信息，经过磁卡读出器能够方便地读出来，并输入到计算机进行处理。磁卡作为一个信息统计伎俩，含有以下优点：所统计内容能够修改，可靠性强、误码率低、信息识别速度快、保密性好、读出设备廉价。第9页IC卡设备IC卡(Integrated Circuit Card)，即集成电路卡，按功效能够分为三类：存放卡、智能卡和超级智能卡。IC卡是硬件与软件技术高度结合，它制造技术比磁卡要复杂得多，其主要技术包含三个方面：硬件技术、软件技术 和业务知识。第10页条码设备指用来读取条形码信息设备。条形码由一组宽度不一样、反射率不一样、平行相邻条和空，按照要求编码规则组合起来，用来表示某种数据符号，这些数据能够是数字、字母或一些符号。从外观上看，条形码(Bar Code)是一组黑白相间条形图案，其中黑条代表1，白条代表0。它们能够经过光来识别。当一束光扫过条形码时，只有白条会将光反射回来，反射光用光探测器来接收，当探测器探测到反射光时就产生电脉冲，这么就把黑白条形码转换成为以二进制表示电脉冲。第11页图像扫描仪扫描仪是一个图像输入设备，它能够将图像输入到计算机里。扫描仪主要性能指标以下：分辨率灰度色彩度速度幅面第12页数字化仪数字化仪是专门用来读取图形信息计算机输入设备。它能够将各种图形信息转换成对应计算机可识别数字信息，经过计算机加工处理变成数字图形。它是计算机辅助设计(CAD)主要设备之一。数字化仪普通由两部分组成：感应板部分(Drawing Board)和点设备(Point Device,又称为游标或者传感器)。第13页触摸屏触摸屏(Touch Screen)是一个定位设备，当用户用手指或其它设备触摸安装在计算机显示器前面触摸屏时，所摸到位置(以坐标形式)被触摸屏控制器检测到，并经过串行口或其它接口(如键盘)送到CPU，从而确定用户所输入信息。触摸屏系统普通由两部分组成：触摸屏控制卡和触摸检测装置。触摸屏依据所用介质以及工作原理，可分为电阻式、电容式、红外线式和声表面波式各种。第14页视频视频捕捉卡捕捉卡 这种卡是将模拟视频信号转换后(捕捉下来)，进行实时处理或者以文件形式存放在计算机中，在Windows平台下，大多数转换卡将生成AVI文件。它有以下几个特征:视频捕捉卡是否有Overlay(叠加)功效支持输入视频标准、视频源和图形文件格式与VGA卡兼容性视频卡是否采取了硬件压缩第15页四路视频采集卡第16页输出设备CRT显示器液晶显示器(LCD)等离子体显示器(PDP)背投显示卡绘图仪 打印机 第17页CRT显示器CRT(Cathode Ray Tube)是由德国人布劳恩创造，因而普通也称为布劳恩管。普通称为CRT显示器，是一个在计算机输出显示或图像信息系统中使用电视监视器。CRT显示器种类是依据所使用CRT种类分类,有存放型、随机扫描型(XY型)，以及光栅扫描型(家庭用电视机就是这种方式)等第18页阴极射线显示器CRT结构下列图所表示，荧光屏后面涂有点状或线状R、G、B荧光体第19页液晶显示器LCD是一个低电压、低功耗器件，可直接由MOS-IC驱动，所以器件和驱动系统之间配合很好。其优点是平面型，结构简单，其显示面也可任意加工制作。使用寿命比较长，当前已知道含有五万小时以上寿命。液晶显示器是在一定电压下（仅为数伏），使液晶分子改变排列方式，因为分子再排列，使液晶及其玻璃组成显示器光学性质发生改变，显示出不一样颜色，也就是说液晶显示器是一个液晶利用光调制受光型显示器件。第20页液晶显示器分类常见液晶显示器分为TNLCD(TwistedNematicLCD，扭曲向列LCD)、STNLCD(SuperTNLCD，超扭曲向列LCD)、DSTNLCD(DoublelayerSTNLCD，双层超扭曲向列LCD)和TFTLCD(ThinFilmTransistorLCD，薄膜晶体管LCD)四种。其中TNLCD、STNLCD和DSYNLCD三种基本显示原理都相同，只是液晶分子扭曲角度不一样而已。STNLCD液晶分子扭曲角度为180度甚至270度。而TFTLCD则采取与TN系列LCD截然不一样显示方式。第21页液晶显示器参数分辨率点距亮度色彩对比度视角范围响应时间第22页分辨率液晶显示器分辨率普通是不能随便调整，它由制造商所设置和要求，只有工作在标称分辨率模式下，液晶显示器才能到达最下显示效果。15英寸液晶显示器，它标准分辨率普通为1024*768，只有在这一分辨率下工作，才能到达最正确显示效果，假如改为1280*1024话，即使图象和文字不会发生改变，不过屏幕有效显示区就会变小，显示效果当然也就不尽如人意了第23页点距液晶显示器点距是指组成液晶显示器每个像素点大小，当前标准点距普通在0.31mm和0.27mm之间，它们对应分辨率普通为800*600和1024*76815英寸液晶显示器，其点距普通为0.279*0.279，对应分辨率为1024*768一样大小屏幕，点距越小分辨率就越高，但对于液晶显示器而言，点距并不是很主要参数，因为液晶显示器像素亮灭状态只有在画面内容改变时才会有改变，而一幅画面形成也几乎是同时完成，所以不论点距多小，都不会出现画面闪烁问题第24页亮度亮度是反应显示器屏幕发光程度主要指标，亮度越高，显示器对周围环境抗干扰能力就越强晶显示器在亮度以及对比度等方面与CRT显示器相比一直有很大差距，只能到达140流明每平方米EMC推出了一款15英寸液晶显示器产品，其亮度到达了200流明每平方米，一举打破了这种情况，足以应付各种强光环境第25页色彩绝大多数LCD真正色彩只有26万色左右（262,144色），包含一些数万元极品LCD也一样如此。厂家所标识32位色（16.7M色或16,777,216色）都是经过插值或抖动算法得到，与真正32位色相比有相当大差距，所以在色彩表现力和过渡方面依然远远不及传统CRT，这是LCD不适合游戏玩家另一个主要原因第26页对比度对比度是指在要求照明条件和观察条件下，显示器亮区与暗区亮度之比。对比度越大，图像也就越清楚，它与每个液晶像素单元后面TFT晶体管控制能力相关液晶显示器标称为250：1或者300：1，足以应付用户各种显示要求对比度必须与亮度配合才能产生最好显示效果。第27页视角范围视角也是评定液晶显示器主要项目之一，它分为水平视角和垂直视角，水平视角普通大于垂直视角当前来看，只要在水平视角上到达120度就能够满足大多数用户应用需求了，从任何角度均能够看到完整画面。当前有很多显示器厂商还增加了一些旋转面板设计，在某种程度上讲深入增大了视角范围。第28页响应时间响应时间是指液晶由明转暗或者由暗转明所需时间，基本上响应时间越小越好。响应时间越小，用户在看移动画面时就不会出现类似残影或者拖沓痕迹，按照人眼反应时间，响应时间假如超出40毫秒，就会出现运动图像迟滞现象。当前液晶显示器标准响应时间大部分介于50100毫秒之间中高档LCD反应时间大多在2530毫秒左右第29页液晶显示设备应用从1971年第一代TN液晶显示设备诞生到现在第三代TFT显示器，液晶显示技术也在高速发展。TN因为无法显示细腻字符，通常应用在电子表、计算器上。STN因为扭转角度较大，字符显示比TN细腻，同时也支持基本彩色显示，多用于液晶电视、摄像机液晶显示器、掌上游戏机等。DSTN液晶显示器用于早期笔记本电脑（如386，486等），因为发色数有限，所以习惯称为伪彩显TFT则既应用在笔记本电脑上（现在大多数笔记本电脑都使用TFT显示器），又用于主流台式显示器市场第30页液晶显示器优缺点液晶显示器优缺点结构和产品体积幅射和电磁波干扰平面直角和分辨率显示品质价格第31页第32页等离子体显示器等离子体显示器又称电浆显示器，是继CRT、LCD后最新一代显示器，其特点是厚度极薄，分辨率佳。等离子体显示技术（PlasmaDisplay）基本原理是这么：显示器上排列有上千个密封小低压气体室（普通都是氙气和氖气混合物），电流激发气体，使其发出肉眼看不见紫外光，这种紫外光碰击后面玻璃上红、绿、蓝三色荧光体，它们再发出我们在显示器上所看到可见光。第33页第34页背投电视背投是观察者和投影机位于背投屏幕两侧，将投影机安装在机身内底部，从投影机投射出来光照射到半透明背投屏幕时会有部分光透过，观察者看到是透射出来光。图像放大是由光源和屏幕之间反光镜使光线弯折来实现。图2.2背投电视结构第35页显示卡显示卡主要作用是对图形函数进行加速。当用户使用Windows操作系统后，CPU已经无法对众多图形函数进行处理，而最根本处理方法就是图形加速卡。图形加速卡拥有自己图形函数加速器和显存，这些都是专门用来执行图形加速任务，所以就能够大大降低CPU所必须处理图形函数作为显示卡主要组成部分，显存也一直伴随加速芯片发展而逐步改变着。第36页TheElsaGladiac显示卡显示卡RAMDAC:350MHz显存显存:32MB或64MBDDRRAM-333MHz.DDR总线系统总线系统:AGP2x/4x可选视频模式可选视频模式:1xVideo-In&1xVideo-OutBIOS:VESABIOS3.0support支持支持API:DirectX6,DirectX7,OpenGL内核速率内核速率/显存速率显存速率:200MHz/166MHz配套驱动软件完美支持Windows95&98,Windows,WindowsNT4.0第37页绘图仪 绘图仪是一个用于图形硬拷贝输出设备。分为台式和滚筒式两种。台式绘图仪幅面受平台尺寸限制，但对图纸没有尤其要求，其绘图精度高，所以使用较广泛。滚筒式绘图仪幅面能够较大，只受滚筒长度限制。第38页mp5300-a3幅面绘图仪HPDesignJet450C彩色绘图仪第39页打印机 打印机是一个最传统标准计算机输出设备。当前市场上打印机主要分为击打式和非击打式两大类。其中，击打式以点阵针击式打印机(Dot Matrix Printer)为主，非击打式以激光打印机(Laser Jets Printer)和喷墨式打印机(Ink Jets Printer)为主。第40页通信设备调制解调器网卡传真/通信卡第41页调制解调器调制解调器英文是Modem(Module与Demodule缩写)，其作用是利用模拟信号传输线路传输数字信号。在Windows环境下，Modem配置对上网速度有很大影响第42页网卡网卡是局域网中最基本部件之一，又称为网络卡或网络接口卡，英文简称NIC(NetworkInterfaceCard)。它主要工作原理为整理计算机上发往网线上数据并将数据分解为适当大小数据包之后向网络上发送出去。当然它还负责网线上传过来数据。网卡按其传输速度来分可分为10M网卡、10/100M自适应网卡以及千兆(1000M)网卡。按主板上总线类型来分，又可分为ISA、VESA、EISA、PCI等接口类型。第43页便携机用网卡普通计算机用网卡第44页传真/通信卡传真/通信卡是插在计算机扩展槽中一块插卡，它集传真功效、通信技术和计算机技术于一体，它适应于各种PC机和PC兼容机。传真/通信卡是借助软件来完成传真功效，这些功效包含传真文件发送、接收、管理、非传真格式与传真格式之间相互转换等。第45页抗干扰多层印刷电路设计，采取大规模专用集成电路设计并以数字信号处理器（DSP）为CPU，真正CPU处理智能模拟语音卡,大大减轻了主机处理负担第46页存放设备对多媒体终端来说，存放设备发展趋势是更大容量和更高速作为多媒体计算机一个主要标志光盘已经成为当前不可缺乏存放媒质。NAS，英文全称为NetworkAttachedStorage，可译之为网络附加存放。SAN(StorageAreaNetwork，存放局域网)第47页存放设备IP存放:使用IP把服务器与存放设备连接起来技术。主流IP存放技术标准很多，使用最多是iSCSI，它是由IETF制订标准，这种技术继承了传统技术，如沿用SCSI技术以TCP/IP协议，在IP栈一个层面上传送本机SCSI。第48页存放设备虚拟存放:把物理上相互独立存放模块用软硬件集中起来管理，形成逻辑上虚拟存放单元从而使主机访问。虚拟存放分为对称式和非对称式两种。前者是指虚拟存放设备与存放管理软件系统及交换设备集成为一个整体，而后者是虚拟存放设备独立于数据传输路径之外。虚拟存放最直接好处是，提升存放利用率，降低成本，简化存放管理 第49页年11月29日 戴尔企业推出两款新PowerVault(tm)网络附加存放（NAS）服务器，其设计意在帮助客户直接在网络上快速、方便地添加、合并及管理存放设备，而且无须考虑操作系统不一样。第50页存放局域网拓扑结构拓扑结构第51页USB设备概述USBUSB硬件结构硬件结构USBUSB软件结构软件结构USBUSB数据流传输数据流传输USBUSB应用应用USBUSB规范和产品规范和产品第52页概述USB（UniversalSerialBus）即通用串行总线，是由Compaq、DEC、IBM、Intel、Microsoft、NEC和NorthernTelecom等企业为简化PC与外设之间互连而共同研究开发一个标准化连接器，它支持各种PC与外设之间连接，还可实现数字多媒体集成。USB接口主要特点是：即插即用、可热插拔并含有自动配置能力，用户只要简单地将外设连接到USB总线中，PC就能自动识别和配置USB设备，而且带宽更大，增加外设时无需在PC内添加接口卡，多个USB集线器可相互传送数据，使PC能够用全新方式控制外设。第53页USB连接线连接线PC机背板USB接口USB鼠标鼠标第54页鼠标器Route(PC)集线器(打印机)集线器(键盘)集线器(外设)游戏操纵杆扬声器外设外设扫描仪调制解调器电话机图USB总线连接外设结构示意图第55页USBUSB硬件结构硬件结构USB采取四线电缆，其中两根是用来传送数据串行通道，另两根为下游（Downstream）设备提供电源，对于高速且需要高带宽外设，USB以全速12Mbps传输数据；对于低速外设，USB则以1.5Mbps传输速率来传输数据。USB总线会依据外设情况在两种传输模式中自动地动态转换。USB系统采取级联星型拓扑，该拓扑由三个基本部分组成：主机（Host）、集线器（Hub）和功效设备。第56页USBUSB软件结构软件结构USB总线接口USB系统主控制器驱动程序（HCD）USB设备类驱动程序(USBD)USB设备驱动程序 USB系统促进客户和功效间数据传输，并作为USB设备规范接口一个控制点。USB系统提供缓冲区管理能力并允许数据传输同时于客户和功效需求。USB客户软件第57页USBUSB数据流传输数据流传输主控制器负责主机和USB设备间数据流传输。USB支持四种基本数据传输模式：控制传输、等时传输、中止传输及数据块传输。第58页USBUSB应用应用让计算机支持USB让Windows系统支持USB让计算机连接更多USB设备第59页USBUSB规范和产品规范和产品按数据传输速度，USB可分为12MB/s和1.5MB/s两种规范。这两种规范除紧接外设和所用电缆不一样外，其它均相同USB经典产品有Intel 930 USB控制器。它是一个12MB/s低功率低噪声芯片控制器，并配有ROM和RAM内存，这种混合内存允许该控制器执行驻流在其内部固件程序，从而可满足快速数据存取和最小化插板空间需求。针对Pentium ProIntel 430HX PCI芯片组、调试用驱动器栈、对应软件设施以及Intel技术支持第60页数字摄像设备CCD和CMOS数字摄像头数码相机数字摄像机第61页CCD和CMOSCMOS（ComplementaryMetal-OxideSemiconductor，金属氧化物半导体元件）和CCD（ChargeCoupledDevice，电荷耦合元件）都基于硅产品制造厂，使用设备也非常相同，但因为工序和设计结构不一样，使得这两种传感器在功效和性能上存在着很大不一样。第62页CCD和CMOSCMOS和CCD传感器比较串行时钟并行时钟输出放大器光电二极管输出线行信号线像素列解码与读出光电二极管输出缓冲行解码第63页数字摄像头摄像头分为数字摄像头和模拟摄像头两大类。模拟摄像头能够将视频采集设备产生模拟视频信号转换成数字信号，进而将其储存在计算机里。模拟摄像头捕捉到视频信号必须经过特定视频捕捉卡将模拟信号转换成数字模式，并加以压缩后才能够转换到计算机上利用。数字摄像头能够直接捕捉影像，然后经过串、并口或者USB接口传到计算机里。数字摄像头第64页数字摄像头数字摄像头主要包含以下几个参数：最大分辨率传感器像素数接口类型色彩位数感光器件最大帧数第65页数字摄像机数字摄像机是指能够拍摄连续动态视频图像数字影像设备，它能提供500线水平解析度，色彩也较传统模拟摄像机高6倍之多，色彩及影像更清楚明锐，配置有数字立体声模式，音质可媲美专业级CD音质。经过数码端子i.LINK(IEEE1394)输入输出接口能以数字对数字形式连接，随意进行数字复制或编辑，有效确保了画质清楚。第66页数码相机能够进行拍摄，而且能经过本身内部进行处理，把拍摄到景物转换为数字格式进行存放摄影机。与数字摄像头类似，数码相机依据所采取影像感应器也分为CCD和COMS两种基本方案。除此之外，它还具备一些不一样于数字摄像头特征:数码相机像素相机镜头快门第67页思索题 1.触摸屏分为几类？简述常见触摸屏工作原理。2.什么是视频捕捉卡，它主要作用是什么？3.比较CRT显示器、液晶显示器和等离子显示器各自特点，并依据你对显示器市场了解，对显示器发展趋势做一简单分析。4.简述USB设备软硬件结构。5.有上网条件读者，请上网或经过其它路径查阅相关CPU方面资料，写出一个相关CPU发展综述。第68页